Bioinformatika merupakan ilmu
terapan yang lahir dari perkembangan teknologi informasi dibidang molekular.
Pembahasan dibidang bioinformatik ini tidak terlepas dari perkembangan biologi
molekular modern, salah satunya peningkatan pemahaman manusia dalam bidang
genomic yang terdapat dalam molekul DNA.Kemampuan untuk memahami dan
memanipulasi kode genetik DNA ini sangat didukung oleh teknologi informasi
melalui perkembangan hardware dan soffware. Baik pihak pabrikan sofware dan
harware maupun pihak ketiga dalam produksi perangkat lunak. Salah satu
contohnya dapat dilihat pada upaya Celera Genomics, perusahaan bioteknologi
Amerika Serikat yang melakukan pembacaan sekuen genom manusia yang secara
maksimal memanfaatkan teknologi informasi sehingga bisa melakukan pekerjaannya
dalam waktu yang singkat (hanya beberapa tahun).
Perkembangan teknologi DNA
rekombinan memainkan peranan penting dalam lahirnya bioinformatika. Teknologi
DNA rekombinan memunculkan suatu pengetahuan baru dalam rekayasa genetika
organisme yang dikenala bioteknologi. Perkembangan bioteknologi dari
bioteknologi tradisional ke bioteknologi modren salah satunya ditandainya
dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA
dan manipulasi DNA.
Sekuensing DNA satu organisme,
misalnya suatu virus memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA
atau sekitar 11 gen, yang telah berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun
1977. Kemudia Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang
menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini
belum terlalu lengkap. Saat ini terdapat milyaran data nukleotida yang
tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan tahun 1982.
Bioinformatika ialah ilmu yang
mempelajari penerapan teknik komputasi untuk mengelola dan menganalisis
informasi hayati. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika,
statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologi, terutama
yang terkait dengan penggunaan sekuens DNA dan asam amino. Contoh topik utama
bidang ini meliputi pangkalan datauntuk mengelola informasi hayati,
penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan
struktur protein atau pun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan
analisis ekspresigen.
Bioinformatika pertamakali
dikemukakan pada pertengahan 1980an untuk mengacu kepada penerapan ilmu
komputer dalam bidang biologi. Meskipun demikian, penerapan bidang-bidang dalam
bioinformatika seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritma
untuk analisis sekuens biologi telah dilakukan sejak tahun 1960an.
Kemajuan teknik biologi molekuler
dalam mengungkap sekuens biologi protein (sejak awal1950an) dan asam nukleat
(sejak 1960an) mengawali perkembangan pangkalan data dan teknik analisis
sekuens biologi. Pangkalan data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun
1960an di Amerika Serikat, sementara pangkalan data sekuens DNA dikembangkan
pada akhir 1970an di Amerika Serikat dan Jerman pada Laboratorium Biologi
Molekuler Eropa (European Molecular Biology Laboratory).
Penemuan teknik sekuensing DNA
yang lebih cepat pada pertengahan 1970an menjadi landasan terjadinya ledakan
jumlah sekuens DNA yang dapat diungkapkan pada 1980an dan 1990an. Hal ini
menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, yang
meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya
menyebabkan lahirnya bioinformatika.
Perkembangan jaringan internet
juga mendukung berkembangnya bioinformatika. Pangkalan data bioinformatika yang
terhubungkan melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengumpulkan hasil
sekuensing ke dalam pangkalan data tersebut serta memperoleh sekuens biologi
sebagai bahan analisis. Selain itu, penyebaran program-program aplikasi
bioinformatika melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengakses
program-program tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.Pangkalan Data
sekuens biologi dapat berupa pangkalan data primer untuk menyimpan sekuens primer
asam nukleat dan protein, pangkalan data sekunder untuk menyimpan motif sekuens
protein, dan pangkalan data struktur untuk menyimpan data struktur protein dan
asam nukleat.
Pangkalan data utama untuk
sekuens asam nukleat saat ini adalah GenBank (Amerika Serikat), EMBL (the
European Molecular Biology Laboratory, Eropa), dan DDBJ (DNA Data Bank of
Japan, Jepang). Ketiga pangkalan data tersebut bekerja sama dan bertukar data
secara harian untuk menjaga keluasan cakupan masing-masing pangkalan data.
Sumber utama data sekuens asam nukleat adalah submisi (pengumpulan) langsung
dari peneliti individual, proyek sekuensing genom, dan pendaftaran paten.
Selain berisi sekuens asam nukleat, entri dalam pangkalan data sekuens asam
nukleat pada umumnya mengandung informasi tentang jenis asam nukleat (DNA atau
RNA), namaorganisme sumber asam nukleat tersebut, dan segala sesuatu yang
berkaitan dengan sekuens asam nukleat tersebut.
Selain asam nukleat, beberapa
contoh pangkalan data penting yang menyimpan sekuens primer protein adalah PIR
(Protein Information Resource, Amerika Serikat), Swiss-Prot (Eropa), danTrEMBL
(Eropa). Ketiga pangkalan data tersebut telah digabungkan dalam UniProt, yang
didanai terutama oleh Amerika Serikat. Entri dalam UniProt mengandung informasi
tentang sekuens protein, nama organisme sumber protein, pustaka yang berkaitan,
dan komentar yang pada umumnya berisi penjelasan mengenai fungsi protein
tersebut.
Perangkat bioinformatika yang
berkaitan erat dengan penggunaan pangkalan data sekuens Biologi ialah BLAST
(Basic Local Alignment Search Tool). Penelusuran BLAST (BLAST search) pada
pangkalan data sekuens memungkinkan ilmuwan untuk mencari sekuens baik asam
nukleat maupun protein yang mirip dengan sekuens tertentu yang dimilikinya. Hal
ini berguna misalnya untuk menemukan gen sejenis pada beberapa organisme atau
untuk memeriksa keabsahan hasil sekuensingatau untuk memeriksa fungsi gen hasil
sekuensing. Algoritma yang mendasari kerja BLAST adalah penyejajaran sekuens.
PDB (Protein Data Bank, Bank Data
Protein) ialah pangkalan data tunggal yang menyimpan model struktur tiga
dimensi protein dan asam nukleat hasil penentuan eksperimental
(dengankristalografi sinar-X, spektroskopi NMR, dan mikroskopi elektron). PDB
menyimpan data struktur sebagai koordinat tiga dimensi yang menggambarkan
posisi atom-atom dalam protein atau pun asam nukleat.Bioinformatika merupakan
ilmu terapan yang lahir dari perkembangan teknologi informasi dibidang
molekular. Pembahasan dibidang bioinformatik ini tidak terlepas dari
perkembangan biologi molekular modern, salah satunya peningkatan pemahaman
manusia dalam bidang genomic yang terdapat dalam molekul DNA.
Kemampuan untuk memahami dan
memanipulasi kode genetik DNA ini sangat didukung oleh teknologi informasi
melalui perkembangan hardware dan soffware. Baik pihak pabrikan sofware dan
harware maupun pihak ketiga dalam produksi perangkat lunak. Salah satu
contohnya dapat dilihat pada upaya Celera Genomics, perusahaan bioteknologi
Amerika Serikat yang melakukan pembacaan sekuen genom manusia yang secara
maksimal memanfaatkan teknologi informasi sehingga bisa melakukan pekerjaannya
dalam waktu yang singkat (hanya beberapa tahun).
Perkembangan teknologi DNA
rekombinan memainkan peranan penting dalam lahirnya bioinformatika. Teknologi
DNA rekombinan memunculkan suatu pengetahuan baru dalam rekayasa genetika
organisme yang dikenala bioteknologi. Perkembangan bioteknologi dari
bioteknologi tradisional ke bioteknologi modren salah satunya ditandainya
dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA
dan manipulasi DNA.Sekuensing DNA satu organisme, misalnya suatu virus memiliki
kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah
berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Kemudia Sekuen seluruh DNA
manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat
dipetakan dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat
ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA,
GenBank di AS yang didirikan tahun 1982.
Bioinformatika ialah ilmu yang
mempelajari penerapan teknik komputasi untuk mengelola dan menganalisis
informasi hayati. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika,
statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologi, terutama
yang terkait dengan penggunaan sekuens DNA dan asam amino. Contoh topik utama
bidang ini meliputi pangkalan datauntuk mengelola informasi hayati,
penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan
struktur protein atau pun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan
analisis ekspresigen.
Bioinformatika pertamakali
dikemukakan pada pertengahan 1980an untuk mengacu kepada penerapan ilmu
komputer dalam bidang biologi. Meskipun demikian, penerapan bidang-bidang dalam
bioinformatika seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritma
untuk analisis sekuens biologi telah dilakukan sejak tahun 1960an.
Kemajuan teknik biologi molekuler
dalam mengungkap sekuens biologi protein (sejak awal1950an) dan asam nukleat
(sejak 1960an) mengawali perkembangan pangkalan data dan teknik analisis
sekuens biologi. Pangkalan data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun
1960an di Amerika Serikat, sementara pangkalan data sekuens DNA dikembangkan
pada akhir 1970an di Amerika Serikat dan Jerman pada Laboratorium Biologi
Molekuler Eropa (European Molecular Biology Laboratory).
Penemuan teknik sekuensing DNA
yang lebih cepat pada pertengahan 1970an menjadi landasan terjadinya ledakan
jumlah sekuens DNA yang dapat diungkapkan pada 1980an dan 1990an. Hal ini
menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, yang
meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya
menyebabkan lahirnya bioinformatika.Perkembangan jaringan internet juga
mendukung berkembangnya bioinformatika. Pangkalan data bioinformatika yang
terhubungkan melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengumpulkan hasil
sekuensing ke dalam pangkalan data tersebut serta memperoleh sekuens biologi
sebagai bahan analisis. Selain itu, penyebaran program-program aplikasi
bioinformatika melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengakses
program-program tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.
Pangkalan Data sekuens biologi
dapat berupa pangkalan data primer untuk menyimpan sekuens primer asam nukleat
dan protein, pangkalan data sekunder untuk menyimpan motif sekuens protein, dan
pangkalan data struktur untuk menyimpan data struktur protein dan asam nukleat.
Pangkalan data utama untuk sekuens asam nukleat saat ini adalah GenBank
(Amerika Serikat), EMBL (the European Molecular Biology Laboratory, Eropa), dan
DDBJ (DNA Data Bank of Japan, Jepang). Ketiga pangkalan data tersebut bekerja
sama dan bertukar data secara harian untuk menjaga keluasan cakupan
masing-masing pangkalan data. Sumber utama data sekuens asam nukleat adalah
submisi (pengumpulan) langsung dari peneliti individual, proyek sekuensing
genom, dan pendaftaran paten. Selain berisi sekuens asam nukleat, entri dalam
pangkalan data sekuens asam nukleat pada umumnya mengandung informasi tentang
jenis asam nukleat (DNA atau RNA), namaorganisme sumber asam nukleat tersebut,
dan segala sesuatu yang berkaitan dengan sekuens asam nukleat tersebut.
Selain asam nukleat, beberapa
contoh pangkalan data penting yang menyimpan sekuens primer protein adalah PIR
(Protein Information Resource, Amerika Serikat), Swiss-Prot (Eropa), danTrEMBL
(Eropa). Ketiga pangkalan data tersebut telah digabungkan dalam UniProt, yang
didanai terutama oleh Amerika Serikat. Entri dalam UniProt mengandung informasi
tentang sekuens protein, nama organisme sumber protein, pustaka yang berkaitan,
dan komentar yang pada umumnya berisi penjelasan mengenai fungsi protein
tersebut.
Perangkat bioinformatika yang
berkaitan erat dengan penggunaan pangkalan data sekuens Biologi ialah BLAST
(Basic Local Alignment Search Tool). Penelusuran BLAST (BLAST search) pada
pangkalan data sekuens memungkinkan ilmuwan untuk mencari sekuens baik asam
nukleat maupun protein yang mirip dengan sekuens tertentu yang dimilikinya. Hal
ini berguna misalnya untuk menemukan gen sejenis pada beberapa organisme atau
untuk memeriksa keabsahan hasil sekuensingatau untuk memeriksa fungsi gen hasil
sekuensing. Algoritma yang mendasari kerja BLAST adalah penyejajaran
sekuens.PDB (Protein Data Bank, Bank Data Protein) ialah pangkalan data tunggal
yang menyimpan model struktur tiga dimensi protein dan asam nukleat hasil
penentuan eksperimental (dengankristalografi sinar-X, spektroskopi NMR, dan
mikroskopi elektron). PDB menyimpan data struktur sebagai koordinat tiga
dimensi yang menggambarkan posisi atom-atom dalam protein atau pun asam
nukleat.
Bioinformatika dalam Dunia
Kedokteran
1. Bioinformatika dalam bidang klinis
Perananan Bioinformatika dalam
bidang klinis ini sering juga disebut sebagai informatika klinis (clinical
informatics). Aplikasi dari clinical informatics ini adalah berbentuk manajemen
data-data klinis dari pasien melalui Electrical Medical Record (EMR) yang
dikembangkan oleh Clement J. McDonald dari Indiana University School of
Medicine pada tahun 1972 [5]. McDonald pertama kali mengaplikasikan EMR pada 33
orang pasien penyakit gula (diabetes). Sekarang EMR ini telah diaplikasikan
pada berbagai penyakit. Data yang disimpan meliputi data analisa diagnosa
laboratorium, hasil konsultasi dan saran, foto ronsen, ukuran detak jantung,
dll. Dengan data ini dokter akan bisa menentukan obat yang sesuai dengan
kondisi pasien tertentu. Lebih jauh lagi, dengan dibacanya genom manusia, akan
memungkinkan untuk mengetahui penyakit genetik seseorang, sehingga personal
care terhadap pasien menjadi lebih akurat.
2. Bioinformatika untuk identifikasi agent penyakit baru
Bioinformatika juga menyediakan
tool yang esensial untuk identifikasi agent penyakit yang belum dikenal
penyebabnya. Banyak sekali contoh-contoh penyakit baru (emerging diseases) yang
muncul dalam dekade ini, dan diantaranya yang masih hangat di telinga kita
tentu saja SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome)
3. Bioinformatika untuk diagnosa penyakit baru
Untuk penyakit baru diperlukan
diagnosa yang akurat sehingga bisa dibedakan dengan penyakit lain.Diagnosa yang
akurat ini sangat diperlukan untuk penanganan pasien seperti pemberian obat dan
perawatan yang tepat. Jika pasien terinfeksi virus influenza dengan panas
tinggi, hanya akan sembuh jika diberi obat yang cocok untuk infeksi virus
influenza. Sebaliknya, tidak akan sembuh kalau diberi obat untuk malaria.
Karena itu, diagnosa yang tepat untuk suatu penyakit sangat diperlukan.
4. Bioinformatika untuk penemuan obat
Usaha penemuan obat biasanya
dilakukan dengan penemuan zat/senyawa yang bisa menekan perkembangbiakan suatu
agent penyebab penyakit. Karena banyak faktor yang bisa mempengaruhi
perkembangbiakan agent tersebut, faktor-faktor itulah yang dijadikan target.
Diantara faktor tersebut adalah enzim-enzim yang diperlukan untuk
perkembangbiakan suatu agent. Langkah pertama yang dilakukan adalah analisa
struktur dan fungsi enzim-enzim tersebut. Kemudian mencari atau mensintesa
zat/senyawa yang bisa menekan fungsi dari enzim-enzim tersebut. Penemuan obat
yangefektif adalah penemuan senyawa yang berinteraksi dengan asam amino yang
berperan untuk aktivitas (active site) dan untuk kestabilan enzim tersebut.
sumber
http://bioinformatika-q.blogspot.com/
http://andri102.wordpress.com/bioinformatika/
